velikost textu

Genomics and cell biology of oxymonads

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Genomics and cell biology of oxymonads
Název v češtině:
Genomika a buněčná biologie oxymonád
Typ:
Disertační práce
Autor:
Sebastian Cristian Treitli, Ph.D.
Školitel:
Mgr. Vladimír Hampl, Ph.D.
Oponenti:
prof. Andreas Brune, Ph.D.
RNDr. Vladimír Beneš, CSc.
Id práce:
144891
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra parazitologie (31-161)
Program studia:
Parazitologie (P1522)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
13. 12. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
Genom, anotace genomu, oxymonády, meióza, buněčný cyklus, FISH, transformační systém
Klíčová slova v angličtině:
Genome, genome annotation, oxymonads, meiosis, cell cycle, FISH, transformation system
Abstrakt:
Abstrakt Oxymonády představují skupinu opomíjených protist žijících jako střevní endosymbionti hmyzu a obratlovců. V této práci jsem se zaměřil na studium fylogeneze, genomiky a buněčné biologie vybraných oxymonád. V rámci práce jsme poodhalili skrytou rozmanitost kultivovatelných malých oxymonád z různých hostitelů, popsali jeden nový rod a šest nových druhů. U Monocercomonoides exilis, jediné oxymonády s publikovaným genomem, jsme zkoumali organizaci genomu pomocí fluorescenční in situ hybridizace (FISH) proti telomerickým oblastem a jednokopiovým genům. Naše výsledky ukazují, že genom je s největší pravděpodobností organizován do 6-7 chromozomů. Funkční anotace genů odhalila, že replikace a opravy DNA v M. exilis probíhají kanonickými způsoby a sady enzymů, které se jich účastní, jsou bohatší než u jiných metamonád, jejichž genomy jsou k dispozici. Přestože M. exilis postrádá stopy po mitochondrii, anotace velké části genomu ukázala, že jeho ostatní buněčné systémy se od ostatních eukaryot zásadně neliší. Naše fylogenetické analýzy ukázaly, že rod Monocercomonoides je blízce příbuzný rodu Streblomastix, který se nachází výhradně ve střevech termitů. Streblomastix strix je, na rozdíl od M. exilis, vysoce adaptován k symbióze s povrchovými bakteriemi. Protože S. strix nelze kultivovat in vitro, použili jsme techniku založenou na izolaci jednotlivých buněk a podařilo se nám získat částečný genom a transkriptom S. strix, jakož i genomy komplexní komunity bakterií. FISH značení malých podjednotek ribozomální RNA ukázalo, že prakticky všechny bakterie třídy Bacteroidetes přítomné v těchto datech jsou povrchovými symbionty S. strix, přičemž tato komunita sestává nejméně z osmi různých ribotypů. Analýzy bakteriálních genomů odhalily, že kódují komplexní sadu sekretovaných glykosyl hydroláz schopných degradovat celulózu na jednoduché cukry a že některé bakterie navíc dokáží fixovat vzdušný dusík. Většina bakterií překvapivě postrádá glykolytický enzym enolázu. Streblomastix strix naopak s největší pravděpodobností není schopen degradovat celulózu, ale je schopen konzumovat glukózu a manózu z okolí. Předpokládáme, že S. strix neznámým způsobem doplňuje chybějící enolázovou aktivitu svých symbiotických bakterií a na oplátku získává kritické živiny produkované bakteriálními enzymy buď specifickým importem, nebo fagocytózou symbiontů. Výsledky této práce poodhalily rozmanitost oxymonád, funkčnost některých jejich buněčných systémů a také poskytly pohled na komplexní interakce mezi oxymonádami a jejich bakteriálními symbionty.
Abstract v angličtině:
Abstract Oxymonads are a group of poorly studied protists living as intestinal endosymbionts in the gut of insects and vertebrates. In this thesis I focused on the study of phylogeny, genomics and cell biology of oxymonads. Using culture-based approaches, we uncovered the hidden diversity of small oxymonads and described one new genus and six new species. In Monocercomonoides exilis, the only oxymonad with a published genome, we investigated the genome organization using fluorescence in situ hybdridization (FISH) against the telomeric regions and single-copy genes. Our results show that the genome is most probably haploid being organized in 6-7 chromosomes. Annotation of the genome revealed that the DNA replication and repair mechanisms in M. exilis are canonical and they seem more complete than those of other metamonads whose genomes are available. Although M. exilis lacks in any traces of mitochondria, its genome annotation revealed that other cellular systems do not markedly differ from other eukaryotes. Our taxon-rich phylogenetic analyses suggested that the genus Monocercomonoides is closely related to the oxymonad Streblomastix strix, which is found exclusively in the gut of the termites. Streblomastix strix, as opposed to M. exilis, is highly adapted to harbour bacterial ectosymbionts. Since S. strix cannot be cultured in vitro we used single-cell genomic techniques and managed to obtain a partial genome and transcriptome of S. strix, as well as the genomes of a complex community of bacteria. Small subunit ribosomal RNA FISH experiments showed that virtually all Bacteroidetes bacteria present in our single- cell dataset are surface symbionts of S. strix, and this community consists of at least eight different ribotypes of Bacteroidetes. Analyses of the bacterial genomes revealed that they have a complex array of secreted glycosyl hydrolases involved in degradation of cellulose to simple sugars and some of them may fix nitrogen. Regardless, most of them seem to lack the glycolytic enzyme enolase. On the other hand, S. strix is most probably not able to degrade cellulose but can consume glucose and other monomeric sugars from its environment. We hypothesize that S. strix somehow complements the missing enolase for its symbiotic bacteria and in return obtains critical nutrients produced by bacterial enzymes either by specific import or by digesting the symbionts. The results of this thesis shed light on the diversity of oxymonads, functionality of some of their cellular systems, as well as provides insights into the complex interactions occurring between oxymonads and their bacterial symbionts.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Sebastian Cristian Treitli, Ph.D. 15.93 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Sebastian Cristian Treitli, Ph.D. 117 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Sebastian Cristian Treitli, Ph.D. 135 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Sebastian Cristian Treitli, Ph.D. 545 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Andreas Brune, Ph.D. 94 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Vladimír Beneš, CSc. 240 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. RNDr. Ivan Hrdý, Ph.D. 154 kB